并发基础

在说Golang的并发编程之前,先认识一下目前并发的几种实现方式:

1.多进程。操作系统实现的并发模型,如Linux服务器中的Web服务器,会有专门的进程来监听指定的端口,好处是实现简单,进程之间不受影响,缺点是开销大,是所有模式中最大的,所有的进程都由内核管理。

2.多线程。仍属于系统层面上的模型,是目前使用最多的的模式,虽然比多进程的开销小,但仍然很大,特别是在高并发模式下,会很快的消耗CPU和内存。

3.基于回调的非阻塞/异步IO。通过事件驱动的方式使用异步IO,尽可能少用线程,目前在NodeJs上有很好的实践。但编程难度比多线程高。

4.协程。用户态线程,不需要操作系统抢占式调度,寄存于线程中,因此系统开销极小可以有效提高线程的任务并发性,而避免多线程的缺点,目前比较缺少编程语言的支持。

协程

协程跟系统级的进程和线程相比,最大的优点是其轻量级,理论上可以创建上百万协程而不会让系统资源枯竭,而线程和进程的创建通常最多不超过一万个。

目前多数编程语言并没有在语言层面上支持协程,而是通过库的方式进行简单的支持,但这并不能达到真正意义上的轻量级的目标。

Golang在语言层面上支持了协程,叫做goroutine,Go 语言标准库提供的所有系统调用操作,都会出让 CPU 给其他goroutine。Golang中协程的切换管理并不需要依赖于系统的线程和进程,也不依赖于CPU的数量。

goroutine

goroutine是Go语言中的轻量级线程实现,由Go运行时(runtime)管理。

假设有个Add方法如下:

func Add(x,y int){

    z := x+y

    fmt.Println(z)

}

如何让上面这个函数并发执行呢?

go Add(1,2)

是不是简单到不行!

在一个函数前加上关键字go,就能在此次调用在一个新的goroutine中执行,调用结束返回时,这个gorouine就结束了,不过需要注意的是:当这个函数有返回值是,该值会被丢弃。

channel

首先根据什么的内容看一段代码:

func Add(a,b int){

    z := x+y

    fmt.Println(z)

}

func main(){

    for i=0;i<10;i++{

        go Add(1,2)

    }

}

那么问题来了,这段代码回在控制台打印出数据吗?

答案是不会。聪明的你应该知道答案了,不过为了让自己以后可以回顾还是写一下为什么吧,毕竟笨,哈哈哈·······

在for循环的方法中,每个Add函数都是新建了一个协程来执行,所以当主线程main执行完后,协程并没有执行完毕时,main函数已经完成了自己的逻辑返回了。所以就看不到控制器打印数据了。所以,为了避免这种情况发生,就需要使用到并发通信的技能了。

在并发通信里,有两种消息的通信方式:共享内存和消息。在Golang中,采用的是消息来作为通信方式,即社区里的那句话:“不要通过共享内存来通信,而应该通过通信来共享内存。”,这Go的消息实现,即为channel

channel是Golang提供的进程内的通信方式,可以在多个goroutine直接传递消息,channel是类型相关的,所以需要在声明channel时指定类型

channel的声明

var ch chan int        // 声明一个类型是int的channel,叫ch

var m map[string] chan boolean        //声明一个map,类型是boolean类型的channel,叫m

channel的创建

ch := make(chan int)

向channel写数据

ch <- value

从channel读数据

value := <-ch

如果channel之前没有数据写入,执行读操作则会一直阻塞,直到有数据写入为止。

select

Go语言直接在语言级别支持select关键字,用于处理异步IO问题

select {

    case <-chan1:

    fmt.Println("执行语句一")

    case chan2 <- 2:

    fmt.Println("执行语句二")

    default:

    fmt.Println("执行语句三");

}

与switch语句不同,case后面是不需要条件判断的

注意:1.case后面必须是IO操作;2.case语句必须是面向channel的操作

带缓冲的channel

ch := make(chan int, 1024)    // 写入在缓冲区满前 不会阻塞

超时机制

在通过channel读写数据时,如果因为某些原因导致读写不能继续下去或失败,则会导致该goroutine会一直阻塞下去,所以有必要对channel的超时问题引起重视。虽然Golang没有直接提供超时的机制,但我们可以通过select的机制来实现对channel的超时机制,因为select的特点是只要其中一个case已经完成,程序就会继续往下执行,而不会考虑其他case的情况。

timeout := make(chan bool,1)    //超时channel

go func() {

    time.Sleep(1e9)

    timeout <- true

}()

// 然后我们把timeout这个channel利用起来

select {

    case <-ch:

    // 从channel中读取数据

    case <- timeout:

    // 一直没有从ch中读取到数据,但从timeout中读取到了数据

}

单向channel

声明channel

var ch1 chan int // 正常的channel,非单向

var ch2 chan<- float64 //单向channel,只用于写float64数据

var ch3 <-chan int //  单向channel,只用于读取int数据

初始化channel

ch1 := make(chan int)

ch2 := <-chan int(ch1) // ch2就是一个单向的读取channel

ch3 := chan<- int(ch1) // ch3 是一个单向的写入channel 

关闭channel

close(ch)

那么,如何判断channel已经关闭了呢?

可以使用多返回值的方式,

x, ok := <-ch

如果返回false则关闭了。